Atunci când proiectați circuite electronice, aveți adesea nevoie de un regulator de tensiune de joasă putere sau de o sursă de tensiune de referință. O serie de tensiuni fixe sunt acoperite de regulatoare de tensiune integrate nereglementate. Cele reglementate sunt construite pe LM317 cip LM317dar are anumite dezavantaje inerente și o funcționalitate adesea excesivă. În multe cazuri, cipul TL431 rezolvă problema oferind o sursă de tensiune stabilă, de putere redusă, care poate fi reglată de la 2,5 V la 36 V.
Cuprins
Ce este un cip TL431?
Dezvoltat în anii '70, acest microcircuit este adesea denumit "regulator reglementat", iar în schemă este menționat ca un regulator cu doi pini clasici - anod și catod. Există, de asemenea, o a treia pistă, al cărei scop este discutat mai târziu. Ansamblul de microcomutație arată astfel stabletron nu arată deloc ca un microcuplor. Acesta este disponibil ca microcircuit obișnuit, în mai multe variante de carcasă. Inițial, au fost produse doar variante cu găuri adevărate, dar odată cu dezvoltarea tehnologiei SMD, TL431 a fost ambalat și în carcase de montare pe suprafață, inclusiv popularul SOT cu diferite numere de pini. Numărul minim de pini necesar pentru funcționare este de 3. Unele pachete au mai mulți pini. Pinii redundanți fie nu sunt conectați nicăieri, fie sunt dublați.
Caracteristicile principale ale TL431
Caracteristicile principale, a căror cunoaștere este suficientă pentru a efectua 90+ la sută din sarcinile care apar în proiectarea circuitelor electronice:
- limitele tensiunii de ieșire sunt de 2,5...36V (acest lucru poate fi considerat un minus, deoarece regulatoarele moderne au o limită inferioară de 1,5V);
- Curentul maxim este de 100mA (nu este mult, comparabil cu un regulator de putere mediu, așa că nu suprasolicitați microcircuitul, nu are protecție);
- Rezistența internă (impedanța bipolarului echivalent) este de aproximativ 0,22 ohmi;
- rezistență dinamică - 0,2...0,5 Ohm;
- Uref=2,495 V, precizie - în funcție de serie, de la ±0,5% la ±2%;
- Intervalul de temperatură de funcționare pentru TL431C este de 0...+70°C, iar pentru TL431A - minus 40...+85°C.
Alte caracteristici, inclusiv curbele de dependență de temperatură, pot fi găsite în fișa tehnică. Cu toate acestea, în majoritatea cazurilor nu veți avea nevoie de ele.
Atribuirea pinilor și funcționarea
Când vă uitați la structura internă a circuitului integrat, este clar că comparațiile cu diodele Zener sunt relative.
TL431 seamănă cel mai mult cu un comparator. O tensiune de referință Vref de 2,5 V este aplicată la ieșirea inversoare. Această tensiune este stabilizată, astfel încât și ieșirea va fi stabilă. Ieșirea neinversoare este adusă în exterior. În cazul în care tensiunea aplicată este mai mică decât tensiunea de referință, ieșirea comparatorului ieșire comparator zeroTranzistorul este închis și nu circulă niciun curent. Dacă tensiunea de la intrarea directă depășește 2,5 V, ieșirea amplificatorului diferențial devine pozitivă, tranzistorul se deschide și curentul începe să treacă prin el. Acest curent este limitat de o rezistență externă. Acest comportament este similar cu defectarea în avalanșă a unui stabilizator atunci când i se aplică o tensiune inversă. Dioda este proiectată ca protecție împotriva curentului invers pe microcircuit.
Important! Ieșirea tensiunii de referință nu trebuie să fie lăsată neconectată nicăieri și necesită un curent de cel puțin 4 µA.
De fapt, acest circuit este și el puțin condiționat - este util doar pentru a explica modul în care funcționează lucrurile. Punerea în aplicare efectivă urmează principii diferite. De exemplu, nu este posibil să se localizeze un punct cu o tensiune de referință de 2,5 V în cadrul circuitului.
Exemple de diagrame de conexiuni
Una dintre variantele circuitului TL431 este un comparator comun. Acesta poate fi utilizat pentru a construi unele relee cu prag - de exemplu, relee de nivel, relee de lumină etc. Doar sursa de tensiune de referință este încorporată și nu este reglabilă, astfel încât curentul și căderea de tensiune prin senzor sunt reglementate.
De îndată ce 2,5 V cad pe senzor, tranzistorul de ieșire al cipului se deschide, curentul trece prin LED și acesta se aprinde. În locul LED-ului, se poate utiliza un releu de putere redusă sau un comutator cu tranzistor pentru a comuta sarcina. Rezistorul R1 poate fi utilizat pentru a regla nivelul de răspuns al comparatorului. R2 servește drept balast și limitează curentul prin LED.
Dar o astfel de includere nu permite ca TL431 să fie folosit la întregul său potențial - comparatorul poate fi construit pe orice alt cip mai potrivit pentru astfel de relee. Același ansamblu este conceput pentru un scop diferit.
Cea mai simplă schemă este de a comuta TL431 în modul stabilizator paralel - o sursă de tensiune de referință de 2,5 V. Tot ceea ce este necesar este un balast Rezistorcare va limita curentul prin tranzistorul de ieșire.
Important! Spre deosebire de circuitul AVR clasic, un condensator nu trebuie plasat în paralel cu ieșirea. Acest lucru poate provoca oscilații parazite. În general, nu este necesar, deoarece proiectanții au luat măsuri pentru a reduce zgomotul la ieșire. Dar, din acest motiv, nu poate fi folosit ca bază pentru un generator de zgomot, cum ar fi un stabilizator convențional.
Capacitatea cipului este mai bine exploatată într-un circuit de reacție format din rezistențele R1 și R2.
Când se aplică puterea, tensiunea de ieșire crește și se stabilizează timp de câteva microsecunde (viteza de rotație nu este standardizată). Ustab este dat de prin separatorși poate fi calculat conform formulei Ustab=2,495*(1+R2/R1). La calcul, țineți cont de faptul că rezistența internă crește de (1+R2/R1) ori.
Este posibil să se mărească capacitatea de încărcare a regulatorului în mod clasic prin încorporarea unui dispozitiv suplimentar de tranzistor bipolar.
Important! Tranzistorul trebuie să fie inclus în circuitul buclei de reacție.
Această includere transformă circuitul într-un regulator paralel, necesitând ca tensiunea de intrare să depășească tensiunea de ieșire. Eficiența sa nu poate depăși raportul Uin/Uin. Acest lucru degradează performanța AVR-ului, astfel încât este mai bine să se utilizeze un tranzistor cu efect de câmp, care are o cădere de tensiune mai mică.
În acest caz, eficiența este mai mare datorită diferenței mai mici necesare între tensiunea de intrare și cea de ieșire, dar este necesară o sursă de alimentare suplimentară pentru poarta tranzistorului - tensiunea sa trebuie să fie mai mare decât Uin/out.
Un regulator de curent poate fi construit pe TL431.
Curentul de colector va fi Istab=Vref/R1.
Dacă același circuit este comutat ca un bipolar, se creează un limitator de curent.
Curentul va fi limitat la Io=Vref/R1+Ika. Valoarea nominală a rezistenței de balast trebuie aleasă în conformitate cu Rb=Uin (Io/hfe+Ika), unde hfe este câștigul tranzistorului. Acesta poate fi măsurat cu un multimetru care are această funcție.
Radioamatorii folosesc microcircuitele și în comutațiile non-standard. TL431 este predispus la autoexcitație, ceea ce reprezintă un dezavantaj. Dar face posibilă utilizarea acestuia ca un oscilator controlat prin tensiune. În acest scop, la ieșire este instalat un condensator.
Care sunt analogii
Acest circuit integrat este foarte popular în lumea profesioniștilor și a pasionaților de electronică. Prin urmare, este produsă de mulți producători. Firmele de renume mondial Texas Instruments (în calitate de dezvoltator), Motorola, Fairchild Semiconductor și altele produc cipul sub denumirea originală. TL430, cu un Vref=2,75V și un curent de funcționare maxim de o dată și jumătate, nu trebuie ratat. Dar acest cip a fost mai puțin solicitat și nu a supraviețuit până în epoca asamblării SMD.
Alți producători produc regulatoare de tensiune cu alți indici de litere, dar neapărat cu numerele 431 în numele lor (altfel consumatorul pur și simplu nu va acorda atenție unui cip necunoscut). Pe piață sunt prezente următoarele:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
și alte circuite integrate cu funcționalitate similară. Dar nu se garantează că produsele de la producători necunoscuți și obscuri corespund parametrilor.
Există un analog rusesc KR142EN19A produs în capsulă KT-26 (similar cu tranzistorul de mică putere). Acesta este complet analog cu cipul original, dar unele caracteristici sunt ușor diferite. De exemplu, rezistența sa internă este normalizată la <0,5 Ohm.
Controlerul SG6105 PWM este, de asemenea, demn de remarcat. Acesta conține două stabilizatoare interne, absolut identice cu TL431. Acestea au pini separați și pot fi utilizate ca surse de tensiune de referință.
Cum se testează cipul TL431
Microcircuitul are o structură internă destul de complicată, astfel încât nu este posibil să fie testat cu un singur tester. În orice caz, va trebui să asamblați un fel de circuit. Dacă există o sursă de alimentare reglabilă, veți avea nevoie de trei rezistențe și un LED.
Tensiunea sursei de alimentare nu trebuie să fie mai mare de 36 V. R1 trebuie ales astfel încât, la tensiune maximă, curentul prin LED să nu depășească 10-15mA. Raportul dintre R1 și R3 trebuie să fie astfel încât la tensiunea maximă a sursei, mai mult de 2,5 V sau mai bine, mai mult de 3 V să cadă pe R3. Când tensiunea de ieșire crește de la 0V până la atingerea pragului la R3, LED-ul va clipi, ceea ce înseamnă că cipul este defect. Nu este nevoie să setați LED-ul, ci pur și simplu măsurați tensiunea la catod - aceasta ar trebui să se schimbe dramatic.
În cazul în care nu există o sursă reglementată, ci o sursă de alimentare cu tensiune constantă, va trebui să se utilizeze un potențiometru în locul lui R3. LED-ul ar trebui să se aprindă și să se stingă atunci când glisorul este rotit în ambele direcții.
Piața componentelor electronice oferă o gamă foarte largă de regulatoare de tensiune integrate. Dar domeniul de aplicare este, de asemenea, foarte larg, astfel încât multe tipuri de circuite integrate au o nișă pe piață. TL431 inclus.
Articole conexe:
